Китайський п’ятисотметровий сферичний радіотелескоп FAST досяг нового рубежу в астрономії. За даними видання Interesting Engineering, він створив найбільший в історії атлас джерел нейтрального водню у Всесвіті, що може суттєво просунути розуміння того, як формуються та еволюціонують галактики.
156 тисяч джерел водню на половині неба
Під час дворічної оглядової програми FAST зареєстрував 156 411 джерел нейтрального водню. Спостереження охопили близько 19 500 квадратних градусів небесної сфери — це майже половина всього неба.
Новий набір даних отримав назву FASHI DR2 і став різким стрибком порівняно з попереднім каталогом FAST, оприлюдненим у січні 2024 року. Тоді телескоп зафіксував 41 741 джерело, що вже було світовим рекордом. Тепер кількість виявлень зросла майже вчетверо.
Крім того, FAST перевершив результати знаменитого огляду ALFALFA, виконаного американським радіотелескопом Аресібо, який майже два десятиліття залишався одним із провідних проєктів з вивчення нейтрального водню.
Чому нейтральний водень такий важливий
Нейтральний водень — одна з найпростіших і водночас найфундаментальніших форм матерії у Всесвіті. Його часто називають «сировиною» для зірок і галактик: з цих газових хмар з часом народжуються зоряні системи. Водночас розподіл водню зберігає інформацію про історію розвитку космосу.
Астрономи виявляють нейтральний водень за характерним радіовипромінюванням з довжиною хвилі 21 сантиметр. На відміну від видимого світла, ці радіохвилі проходять крізь великі масиви космічного пилу, тому дають змогу «побачити» газ, який в оптичному діапазоні залишається прихованим.
FAST особливо ефективний у таких спостереженнях завдяки величезній площі приймальної антени та високій чутливості. Це дозволяє детально досліджувати розподіл водню та, відповідно, структуру й еволюцію галактик.
Розширений каталог і нові можливості для космології
Масштаб нового каталогу важливий тим, що надає дослідникам безпрецедентну кількість окремих вимірювань галактик. Кожне виявлене джерело — це ще один «фрагмент мозаїки», який допомагає відтворити розподіл матерії у Всесвіті.
Значення проєкту виходить далеко за межі простого підрахунку галактик. Величезний масив даних можна використати для перевірки ключових питань сучасної космології: як формуються та змінюються галактики, як розподілена темна матерія, як виникають великомасштабні космічні структури — скупчення та нитки галактик.
Завдяки новому каталогу вчені змогли розширити вимірювання так званої функції мас нейтрального водню до галактик, що містять приблизно мільйон сонячних мас водню. Це дозволяє краще оцінити, як газ розподілений між малими та великими галактиками.
Ще одним важливим результатом стало визначення локальної густини нейтрального водню з статистичною точністю близько 0,6 %. У звіті це називають найточнішим на сьогодні вимірюванням такого типу. Подібна точність критично важлива: навіть невеликі покращення в астрономічних даних допомагають перевіряти існуючі теорії про еволюцію Всесвіту та уточнювати моделі космічного розвитку.
Міжнародна співпраця та подальші дослідження
Очікується, що новий каталог FAST стане потужним стимулом для міжнародної співпраці. Дані вже зараз становлять великий інтерес для дослідників, які працюють у галузях еволюції галактик, космології, вивчення великих космічних структур і пошуку можливих джерел гравітаційних хвиль.
У міру подальшого аналізу цього масиву спостережень астрономи сподіваються точніше відтворити картину розподілу матерії у Всесвіті та краще зрозуміти, як з первинного газу виникла складна структура космосу, яку ми спостерігаємо сьогодні.